NUS研究人员借鉴自然之书开发“eAir”——革新压力检测方式的空气弹簧传感器
新加坡,2023年8月18日 — 新加坡国立大学(NUS)的研究人员开发了一种新型的空气弹簧压力传感器,称为“eAir”。这项技术可应用于微创手术和可植入传感器,直接解决现有压力传感器面临的挑战。
eAir传感器承诺在医疗应用中提高精确度和可靠性。它有望通过为外科医生提供触觉反馈来改变腹腔镜手术,允许更精确地操作患者组织。此外,该传感器还可以通过提供一种更少创的方式监测脑内压(ICP),改善神经系统疾病患者的体验,ICP是评估这些个体健康的一个关键指标。
由NUS设计与工程学院和NUS健康创新与技术研究所的副教授宾杰明·铁领导的研究小组,其研究成果最近发表在科学杂志《自然材料》上,日期为2023年8月17日。
从莲叶到实验室:利用自然设计
传统压力传感器常常难以保证精确度。它们难以提供一致的读数,同一压力重复施加时往往会返回不同结果,也难以捕捉到压力的细微变化——所有这些都可能导致重大错误。它们通常由刚性和机械不灵活的材料制成。
为解决压力传感中的这些挑战,NUS团队从“莲叶效应”中找到灵感——一种自然现象,水滴轻轻滚落莲叶表面,这得益于其微小的疏水结构。NUS团队借鉴这一效应,设计出一种能显著提高传感性能的压力传感器。
“该传感器就像一个微型的‘容量表’,能检测到极细微的压力变化——就像莲叶对水滴轻轻触碰的敏感度一样,”铁副教授解释说。
采用创新的“空气弹簧”设计,eAir传感器内封存有一层空气,在接触传感器液体时形成空气-液体界面。外部压力增加时,这层空气会压缩。表面处理使界面在传感器内能无阻滑动,引起电信号变化,准确反映施加的压力。利用这一设计,莲叶的天然疏水能力被重新设想为一种简单而优雅的压力传感工具。
eAir设备的尺寸可达到几毫米,与现有压力传感器相比。
